本发明涉及空气净化材料技术领域，具体讲是一种光催化抗菌多孔吸附空气净化涂层的制备方法。
背景技术：
随着材料制备工艺和技术的不断提高，在塑料、铝板、瓷砖、纤维复合板材等基材表面涂覆一层具有空气净化功能的涂层成为可能，为了实现基板表面的光催化净化功能，专利申请号为201080051777.0的发明申请公开了一种在基板上直接喷涂致密的光催化剂涂层实现光催化的方案，但由于其主要采用基层表层附着的方式添加光催化剂纳米二氧化钛，那么会出现很多缺陷来限制其应用，直接在基板表面喷涂纳米二氧化钛的方式，可有效进行光催化的纳米二氧化钛比表面积小，催化效率低。
目前市场上也出现了一些采用在多孔吸附性材料如硅藻泥或贝壳粉中简单添加光催化剂如纳米二氧化钛来起到净化空气作用。但由于光催化剂净化空气需要光源，仅仅提高光催化剂与空气接触的比表面积还远远不够，还需要提高多孔吸附涂层中光催化剂对光的利用率，才能提高催化效率。而且多孔涂层孔隙率高容易滋生细菌、真菌等微生物，吸附的空气中有机、无机化合物成为微生物的营养物，若其光催化性能弱，长期暴露在空气中的多孔吸附涂层反而会产生异味，影响空气质量。
技术实现要素：
本发明所要解决的技术问题是，克服以上现有技术的缺点：提供一种具有多孔吸附作用且光催化效率高的光催化抗菌多孔吸附空气净化涂层的制备方法。
本发明的技术解决方案如下：一种光催化抗菌多孔吸附空气净化涂层的制备方法，包括以下步骤：
1）将以下重量份的各组分与去离子水充分混合制成固含量为1.0-20.0wt%的吸附导光喷涂剂：贝壳粉5-15份，活性炭粉1-7份，导光剂2-8份，纳米二氧化钛1-6份，水溶性纤维素0.5-2份，铝粉0.1-2份，双氧水0.2-3份，硅溶胶10-20份；将所述吸附导光喷涂剂喷涂在基材表面上于30-100℃烘干制成吸附导光涂层；
2）将硅溶胶配制成二氧化硅质量分数为0.1-5%的溶液，加入硝酸铜溶解搅拌均匀，控制ph为6-9，加入nabh4溶液，制成cu含量为0.01-5.0wt%的纳米铜胶体，在步骤1）制备的吸附导光涂层上喷涂所述纳米铜胶体后30-100℃烘干制得双层复合涂层；
3）将钛盐在去离子水中水解沉淀，过滤洗涤除去可溶性离子得到沉淀钛水合物，将沉淀钛水合物用双氧水溶解，加入硝酸银，控制ph值4-8，在紫外光照射下搅拌均匀，制成ag含量0.001-1.0wt%，tio2含量0.5-5.0wt%的纳米银二氧化钛胶体，将步骤2）制备的双层复合涂层上，喷涂所述纳米银二氧化钛胶体,经100-300℃烘干得到由三层复合涂层组成的光催化抗菌多孔吸附涂层。
所述贝壳粉的粒度范围小于100um。
所述活性炭粉的粒度范围小于200um。
所述导光剂为纳米二氧化硅，粒径小于100nm。
所述纳米二氧化钛粉为锐钛矿晶型，粒径不大于100nm，最佳平均粒径范围5-10nm。
所述铝粉粒度小于20um。
所述双氧水中过氧化氢的质量分数为30%。
所述硅溶胶液体中二氧化硅质量分数20-30%。
所述水溶性纤维素为醋酸丁酸纤维素、羧甲基纤维素、羟甲基纤维素、羟丙基甲基纤维素、羟乙基纤维素中的一种或几种混合物。
所述钛盐为钛酸乙酯、钛酸丁酯、异丙醇钛、四氯化钛和硫酸氧钛中的一种或几种。
所述的基材包括无机建筑材料、有机建筑材料、金属材料或纤维材料中的一种或几种。
所述无机建筑材料为瓷砖、玻璃、陶土板、混凝土。
所述有机建筑材料为木材、竹复合板、铝复合板。
所述金属材料包括铝网、铁网，铝蜂窝。
所述纤维材料包括碳纤维网、玻纤网、纺织布料。
所述吸附导光喷涂剂的喷涂量为100-300ml/m2。
所述喷涂纳米铜胶体的喷涂量为10-120ml/m2。
所述纳米银二氧化钛胶体的喷涂量为50-200ml/m2。
本发明的有益效果是：本发明通过首先将吸附材料、导光材料、光催化剂混合后喷涂在基材表面制成具有吸附功能且表面粗糙多孔可导光的吸附导光涂层，该涂层特点是具有吸附功能、导光和多孔特性，利于光在涂层内经反射或透射分散在涂层内空间，将导光材料纳米二氧化硅和液体硅胶引入到吸附剂如活性炭、贝壳粉中，此外铝颗粒对光有散射作用，结合光催化剂使得进入该层的光线在吸附多孔载体内通过光透射或反射到达载体内部的光催化剂表面进行光催化反应。然后在吸附导光涂层上再引入抗菌散射纳米层，该层是纳米铜二氧化硅透明层，主要沿着基材上具有凹凸多孔结构的吸附导光涂层表面均匀涂覆一层纳米铜胶体，其中均匀分布有纳米铜粒子，进入该涂层中的光在纳米铜粒子上光反射作用，产生丁达尔效应，进一步提高光催化光利用率；此外，纳米铜引入可以提高多孔吸附导光涂层的抗菌性能。最外层银掺杂二氧化钛光催化纳米涂层因多孔吸附导光涂层的多孔凹凸涂层提高了催化剂比表面，可实现充分与空气接触，该层具有光催化净化空气及抗菌功能，其中纳米银二氧化钛胶体具有更高的光催化活性，因为纳米铜二氧化硅透明层与纳米银二氧化钛层不同材质异质结和纳米结构特性有利于二氧化钛光生电子-空穴对有效分离，促进光催化空气净化反应。本发明光催化抗菌多孔吸附涂层制备工艺简单，各层单膜厚度、各层膜层比例可通过喷涂控制易于涂覆，可大规模生产推广应用，适合各种基材表面，效果良好。
具体实施方式
下面用具体实施例对本发明做进一步详细说明，但本发明不仅局限于以下具体实施例。
实施例一
1）将以下重量份的各组分与去离子水充分混合制成固含量为10.0wt%的吸附导光喷涂剂：贝壳粉（平均粒径20um）8份，活性炭粉（平均粒径40um）3份，纳米二氧化硅（平均粒径20nm）5份，纳米二氧化钛（平均粒径5nm）4份，羟丙基甲基纤维素1份，铝粉（平均粒径5um）0.5份，双氧水（质量分数30%）1份，硅溶胶（sio2含量质量分数20%）14份；将所述吸附导光喷涂剂喷涂在竹复合板基材表面上于30-100℃烘干制成吸附导光涂层；
2）将硅溶胶配制成二氧化硅质量分数为2.5%的溶液，加入硝酸铜0.5g溶解搅拌均匀，控制ph为8，快速搅拌下加入nabh4溶液（0.4gnabh4溶于10ml去离子水中），充分反应，溶胶液体由半透明淡蓝变成深棕色，制成cu含量为0.10wt%的纳米铜胶体，在步骤1）制备的吸附导光涂层上喷涂所述纳米铜胶体后30-100℃烘干制得双层复合涂层；
3）将5ml钛酸乙酯加入到在100ml去离子水中，慢慢搅拌使得钛盐水解沉淀，静置2h，过滤洗涤除去可溶性离子得到白色沉淀水合物，将白色沉淀水合物与去离子水50ml混合，加入5ml双氧水，搅拌溶解，加入硝酸银0.1g，控制ph值6，在紫外灯（波长254nm，功率10w）照射下搅拌均匀，用去离子水稀释制成ag含量0.03wt%，tio2含量0.9wt%的纳米银二氧化钛胶体，将步骤2）制备的双层复合涂层上，喷涂所述纳米银二氧化钛胶体，经100℃烘干得到由三层复合涂层组成的光催化抗菌多孔吸附涂层。
对比例一
制作吸附导光涂层
将以下重量份的各组分与去离子水充分混合制成固含量为10.0wt%的吸附导光喷涂剂：贝壳粉（平均粒径20um）8份，活性炭粉（平均粒径40um）3份，纳米二氧化硅（平均粒径20nm）5份，纳米二氧化钛（平均粒径5nm）4份，羟丙基甲基纤维素1份，铝粉（平均粒径5um）0.5份，双氧水（质量分数30%）1份，硅溶胶（sio2含量质量分数20%）14份；将所述吸附导光喷涂剂喷涂在竹复合板基材表面上于30-100℃烘干制成吸附导光涂层。
对比例二
制作无导光功能的吸附涂层
将以下重量份的各组分与去离子水充分混合制成固含量为10.0wt%的吸附导光喷涂剂：贝壳粉（平均粒径20um）8份，活性炭粉（平均粒径40um）3份，纳米二氧化钛（平均粒径5nm）4份，羟丙基甲基纤维素1份，铝粉（平均粒径5um）0.5份，双氧水（质量分数30%）1份，硅溶胶（sio2含量质量分数20%）14份；将所述吸附导光喷涂剂喷涂在竹复合板基材表面上于30-100℃烘干制成吸附导光涂层
对比例三
制作具有吸附功能双层复合涂层
1）将以下重量份的各组分与去离子水充分混合制成固含量为10.0wt%的吸附导光喷涂剂：贝壳粉（平均粒径20um）8份，活性炭粉（平均粒径40um）3份，纳米二氧化硅（平均粒径20nm）5份，纳米二氧化钛（平均粒径5nm）4份，羟丙基甲基纤维素1份，铝粉（平均粒径5um）0.5份，双氧水（质量分数30%）1份，硅溶胶（sio2含量质量分数20%）14份；将所述吸附导光喷涂剂喷涂在竹复合板基材表面上于30-100℃烘干制成吸附导光涂层；
2）将硅溶胶配制成二氧化硅质量分数为2.5%的溶液，加入硝酸铜0.5g溶解搅拌均匀，控制ph为8，快速搅拌下加入nabh4溶液（0.4gnabh4溶于10ml去离子水中），充分反应，溶胶液体由半透明淡蓝变成深棕色，制成cu含量为0.10wt%的纳米铜胶体，在步骤1）制备的吸附导光涂层上喷涂所述纳米铜胶体后30-100℃烘干制得双层复合涂层。
除甲醛性能测试
将按实施例1、对比例1、对比例2和对比例3方法制得的复合涂层板，裁剪成尺寸为1000x1000mm，置于1m3试验舱内，在相同条件下进行对比测试，按照jc/t1074-2008《室内空气净化功能涂覆材料净化性能》标准中6.5净化效率中的试验步骤按光催化类材料测试进行，为了得到四种复合涂层板甲醛去除效果对比试验选取光照测试时间为2h，测得甲醛光催化性能。
从测试结果可知加了导光剂后的涂层甲醛净化效率得到提高，复合涂层中引入纳米铜均匀分散二氧化硅中间层也有利于光催化除甲醛，而由三层复合涂层组成的光催化抗菌多孔吸附涂层除甲醛的效果更高。
涂层灭菌性能测试
按照实施例1、对比例1、对比例3中的涂层制备方法在铝塑板上喷涂制成复合涂层，将铝塑板裁剪成尺寸100mmx100mm，在板上粘合一个直径为70mm密封圆圈（圆圈边沿高度5mm），可以滴加入大肠埃希氏菌菌种液体，细菌液不会渗漏出圆圈，在取菌培养前进行灭菌处理。按照gb/t23763-2009《光催化抗菌材料及制品抗菌性能的评价》方法中的5.5操作步骤中进行测试，灭菌、接种、培养24h试验，光催化样品明条件试验（样品在uva紫外灯照射到样板光强0.01mw/cm2-0.1mw/cm2试验，参照gb/t23763-2009），暗条件试验（无光照下试验）。培养后标准空白样品、明试样和暗试样品，分别洗脱、计数（参考gb/t4789.2），计算出样品的杀菌率r总。数值以%表示，计算公式如下
r总=[（c0-c1）/c0]×100
式中：c0-明条件下对照样品经培养后的活菌计数的数值，单位cfu
c1-明条件下光催化样品经培养后的活菌计数的数值，单位cfu
光催化材料在uva照射下的抗菌贡献值以r光计，数值以%表示，计算公式如下
r光=[（b1-c1）/b1]×100
式中：b1-暗条件下光催化样品经培养后的活菌计数的数值，单位cfu
从测试结果可知中间层纳米铜二氧化硅层的加入可以提高灭菌效率，减少多孔吸附底层细菌繁殖有利于空气净化，经三层复合涂层组成的光催化抗菌多孔吸附涂层抗菌性能得到明显提升。
以上仅是本发明的特征实施范例，对本发明保护范围不构成任何限制。凡采用同等交换或者等效替换而形成的技术方案，均落在本发明权利保护范围之内。